晶體具有整齊的、有規(guī)則的幾何外形、固定的熔點(diǎn)和各向異性等特征。這是構(gòu)成晶體質(zhì)點(diǎn)(也稱結(jié)構(gòu)微粒,即分子、離子、原子等)在空間有規(guī)則排列的結(jié)果,是其周期性的反映。因此,若組成物質(zhì)的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn),在空間有規(guī)則地重復(fù)排列著,這種物質(zhì)就是晶體。
組成晶體的質(zhì)點(diǎn)(或結(jié)構(gòu)微粒)有規(guī)則地排列在三維空間的一定點(diǎn)上,組成具有一定兒何形狀的空間格子,即結(jié)晶格子,簡稱晶格(或點(diǎn)陣)。排有某種微粒的那些點(diǎn)叫做晶格的結(jié)點(diǎn)。在晶格中,能夠表現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)全部特征的最小單位叫晶胞。按結(jié)點(diǎn)上微粒種類,以及微粒間作用力性質(zhì)的不同,通??砂丫w分為,離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體等四大典型晶體。但在具體物質(zhì)中,實(shí)際有不少是介于上述晶體之間的混合晶體或過渡型晶體。
四大晶體的比較(見下表):
四大晶體比較
離子晶體 | 分子晶體 | 原子晶體 | 金屬晶體 | |
結(jié)點(diǎn)上的質(zhì)點(diǎn)種類 | 陽離子和陰離子 | 分子或原子(稀有氣體) | 原子 | 原子(或離子) |
質(zhì)點(diǎn)間的作用力 | 離子鍵 | 范德華力(有的還有氫鍵) | 共價鍵 | 金屬鍵 |
一些性質(zhì)特點(diǎn) | 硬而脆、較高熔點(diǎn),易溶于極性溶劑、熔融態(tài)易導(dǎo)電 | 硬度小、熔點(diǎn)很低(有氫鍵的則稍高些) | 很硬、高熔點(diǎn)、一般不導(dǎo)電、不溶于水 | 硬度和熔點(diǎn)相差很大,但多數(shù)金屬硬度大、熔點(diǎn)高,有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性 |
實(shí)例 | NaCl、BaO、MgSO4 | CO2、H2O、CH4、Ar | C(金剛石)、SiO2、SiC、AlN | Na、Cu、Al、W、Cr、Hg |
決定離子化合物性質(zhì)的能量因素是晶格能,它表示完全分離的氣態(tài)陽離子和陰離子結(jié)合成1摩爾離子晶體時,所放出的能量。放出的能量愈大,離子晶體愈穩(wěn)定。晶格能的大小和離子半徑、電荷以及電子構(gòu)型、晶格類型(配位數(shù)多少)等因素有關(guān)。利用晶格能的數(shù)據(jù),能解釋離子晶體的許多物理性質(zhì)。目前晶格能既可從離子鍵模型出發(fā)作理論上的估算(即用玻恩-朗德公式),也可根據(jù)熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),采用玻恩-哈伯循環(huán)間接求算。
離子極化的觀點(diǎn),可作為辯證地認(rèn)識離子鍵和共價鍵之間關(guān)系的一座橋梁。離子受極化是指離子受電場作用,使正負(fù)電荷“重心”發(fā)生相對位移;同時,離子產(chǎn)生變形。
影響離子極化力和變形性大小的因素,仍然是離子電荷、離子半徑以及離子的電子層構(gòu)型等。而且,離子間的相互極化,主要是陽離子對陰離子的極化。但對極化力與變形性都大的陽離子還可產(chǎn)生附加極化作用。由于離子極化,鍵型由離子性逐漸向共價性過渡。因而使離子化合物的許多性質(zhì)(如顏色、溶解度等)也都相應(yīng)地發(fā)生變化。